第12章 智能仪器中的通信接口技术

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1、第第1212章章 智能仪器中的通信接口技术智能仪器中的通信接口技术本章内容本章内容 12.1 12.1 数据通信基础数据通信基础 12.2 12.2 串行通信接口串行通信接口 首页首页下 页上 页返 回 智能仪器和智能仪器、计算机之间需要进行各种智能仪器和智能仪器、计算机之间需要进行各种信息的交换和传输，这种信息的交换和传输通过仪信息的交换和传输，这种信息的交换和传输通过仪器的通信接口按照一定的协议实现。器的通信接口按照一定的协议实现。 通信接口：各仪器之间或仪器与计算机之间进行通信接口：各仪器之间或仪器与计算机之间进行信息交换和传输的联络装置信息交换和传输的联络装置12.112.1 数据通信

2、基础数据通信基础12.1.112.1.1 数据通信的基础知识数据通信的基础知识 1.1.数据通信的基础知识数据通信的基础知识 通信系统是传递信息所需要的一切技术设备的总通信系统是传递信息所需要的一切技术设备的总和。通信系统一般由信息源、信息接收者、发送、和。通信系统一般由信息源、信息接收者、发送、接收设备、传输媒介几部分组成。接收设备、传输媒介几部分组成。 信息源和信息接收者信息源和信息接收者 信息源（信源）和信息接收者（信宿）是信息的信息源（信源）和信息接收者（信宿）是信息的产生者和使用者。产生者和使用者。下 页上 页返 回 发送设备发送设备 其基本功能是将信息源和传输媒介匹配起来，即其基本

3、功能是将信息源和传输媒介匹配起来，即将信息源产生的消息信号经过编码，并转换为便于将信息源产生的消息信号经过编码，并转换为便于传输的信号形式，送往传输媒介。传输的信号形式，送往传输媒介。 传输媒介传输媒介 指发送设备到接收设备之间信号传递所经过的媒指发送设备到接收设备之间信号传递所经过的媒介。介。 接收设备接收设备 其基本功能与发送设备的功能相反，它对接收到其基本功能与发送设备的功能相反，它对接收到的信号进行解调、译码、解密等。的信号进行解调、译码、解密等。 以上是单向系统，若是双向系统，则通信双方都以上是单向系统，若是双向系统，则通信双方都要有发送设备和接收设备。要有发送设备和接收设备。 2.

4、 2.信道的带宽和数据速率信道的带宽和数据速率 信道的带宽信道的带宽 任何信道所能传输的信号的频率都有一定的范围任何信道所能传输的信号的频率都有一定的范围, ,称为信道的带宽。称为信道的带宽。 数据的速率数据的速率 表征一个信道传输数字信号的能力的指标称为数表征一个信道传输数字信号的能力的指标称为数据速率。据速率。 3.3.数字调制技术数字调制技术 所谓调制就是利用调制信号（携带有信息的基带所谓调制就是利用调制信号（携带有信息的基带信号）去改变高频振荡载波的某个（或某几个）参信号）去改变高频振荡载波的某个（或某几个）参数的波形变换过程。数的波形变换过程。 4.4.多路复用技术多路复用技术 在一

5、条物理通道上同时传输多路信息的技术。在一条物理通道上同时传输多路信息的技术。 下 页上 页返 回下 页上 页返 回12.1.2 12.1.2 差错控制技术差错控制技术 在通信系统中采用的发现误码并加以纠正，从而在通信系统中采用的发现误码并加以纠正，从而把差错控制在尽可能小的范围内的技术。把差错控制在尽可能小的范围内的技术。 1.1.奇偶校验码奇偶校验码 奇偶校验是通过增加冗余位使码字中奇偶校验是通过增加冗余位使码字中“1 1”的个的个数保持奇数或偶数的校验方法。若冗余位使编码中数保持奇数或偶数的校验方法。若冗余位使编码中“1”1”的个数为奇数则为奇校验，反之为偶校验。的个数为奇数则为奇校验，反

6、之为偶校验。 2.2.方块校验方块校验 方块校验又叫报文校验。其方法是在一批字符方块校验又叫报文校验。其方法是在一批字符（报文）传送之后，另外增加一个校验字符，该字（报文）传送之后，另外增加一个校验字符，该字符的编码方法是使每一位纵向代码中符的编码方法是使每一位纵向代码中“1”1”的个数的个数成为奇数或偶数。成为奇数或偶数。 3.3.循环冗余校验循环冗余校验 方法是将要发送的二进制数据位序列当作一个二方法是将要发送的二进制数据位序列当作一个二下 页上 页返 回进制多项式进制多项式 f(x) 系数，在发送方用收发双方预先约系数，在发送方用收发双方预先约定的生成多项式定的生成多项式 G(x)去除，

7、得到一个余数多项式，去除，得到一个余数多项式，将余数多项式加到数据多项式之后发送到接收端，将余数多项式加到数据多项式之后发送到接收端，接收端将收到的接收端将收到的 f(x) 除以除以 G(x)，若余数多项式与，若余数多项式与接接收到的相同，则表示传输正确。收到的相同，则表示传输正确。 4.4.差错控制方法差错控制方法 自动请求发送和前向纠错。自动请求发送和前向纠错。12.1.3 12.1.3 通信规程与同步技术通信规程与同步技术 1.1.异步通信方式异步通信方式 每次传送每次传送1 1个字节的数据。通信时，个字节的数据。通信时，1 1帧信息以起帧信息以起始位和停止位来完成收发同步。始位和停止位

8、来完成收发同步。 2.2.同步通信方式同步通信方式 每次传送由每次传送由n n个字节构成的数据块。通信时，用个字节构成的数据块。通信时，用1 1个或个或2 2个同步字符表示传送字符的开始，接着是个同步字符表示传送字符的开始，接着是n n个个下 页上 页返 回字节的数据块，字符之间没有空隙，当无字符发送字节的数据块，字符之间没有空隙，当无字符发送时，连续送出同步字符。时，连续送出同步字符。 下 页上 页返 回12.2 12.2 串行通信接口串行通信接口 通信双方的数据沿一根或两根线实现二进制序列通信双方的数据沿一根或两根线实现二进制序列的传输称为串行通信。只要增加的传输称为串行通信。只要增加MO

9、DEMMODEM，利用现有，利用现有的通信信道（如电话线）就可实现远程通信。的通信信道（如电话线）就可实现远程通信。 数据的传送方式分为单工方式、半双工方式和全数据的传送方式分为单工方式、半双工方式和全双工方式。双工方式。 单工方式：通信双方一方固定为发送方、另单工方式：通信双方一方固定为发送方、另一方固定为接收方，数据只能由发送方一方固定为接收方，数据只能由发送方接收方。接收方。 半双工方式：通信双方都具有发送和接收数半双工方式：通信双方都具有发送和接收数据能力，发送或接收数据分时使用同一条传输线。据能力，发送或接收数据分时使用同一条传输线。 全双工方式：通信双方收发使用不同的传输全双工方式

10、：通信双方收发使用不同的传输线，在同一时刻，收发双方既可发送又可接收。线，在同一时刻，收发双方既可发送又可接收。下 页上 页返 回图图12.1 12.1 串行通信传输方式串行通信传输方式下 页上 页返 回 按同步方式（时钟控制方式）分为同步串行通信按同步方式（时钟控制方式）分为同步串行通信和异步串行通信两种方式。和异步串行通信两种方式。 同步串行通信同步串行通信 串行数据在发送端和接收端使用同步时钟，使发串行数据在发送端和接收端使用同步时钟，使发送和接收保持同步。送和接收保持同步。图图12.2 12.2 同步通信方式同步通信方式下 页上 页返 回 同步通信将数据顺序连接起来，控制信息也以字同步

11、通信将数据顺序连接起来，控制信息也以字符形式表示，以数据块为传送单位。数据块开始有符形式表示，以数据块为传送单位。数据块开始有1 12 2个同步字符（个同步字符（SYNSYN），中间是数据，最后为），中间是数据，最后为1 12 2个校验字符。接收方接收到数据后用校验字符对个校验字符。接收方接收到数据后用校验字符对接收到的数据进行校验，以判断传输是否正确。这接收到的数据进行校验，以判断传输是否正确。这样构成的一组数据块称为一帧信息，一帧信息的字样构成的一组数据块称为一帧信息，一帧信息的字符数可达成百上千个。符数可达成百上千个。 同步通信传输速度较快，但要求准确时钟来实现同步通信传输速度较快，但要